中药姜黄抗癌最新研究进展

　　

一直以来，科学家们都在自然界寻找可以抵抗癌症的天然药物，现在，美国俄亥俄州立大学的科学家们传出好消息，以天然香料为基础设计的合成分子具有抑制癌细胞转移和杀死癌细胞的作用。

 

这一研究项目集有机化学、电脑三维设计和分子生物学三种技术于一体，研究抵抗乳腺癌与前列腺癌的人造药物分子。这一合成的分子物质是从姜黄中提取，姜黄是天然香料中的一种化学物质。

 

从古至今，科学家们就发现姜黄具有抵抗多种疾病的能力，包括抗肿瘤的能力。但是，只是食用姜黄并不能使机体有效地吸收姜黄素。进入胃肠道的姜黄还来不及被血液和组织吸收就被排出体外。

 

尽管姜黄抗癌的效果已经被人们了解，鲜少有医学证据证实姜黄抗癌活性的机制，究竟姜黄是与什么蛋白或是活性分子作用激发抗癌作用，人们都不清楚。现在，俄亥俄州立大学的James Fuchs说，我们研究的焦点就集中在姜黄的作用机理上，并希望可优化姜黄的抗癌作用，将姜黄早日应用于临床抗癌治疗中。James Fuchs是该研究项目的主要负责人，俄亥俄州立大学药理学和药物化学专业助理教授。

 

Fuchs将最新的研究成果发表在8月17日的Amecican Chemical Society会议上。他说，他们研究小组合成了40种以姜黄为基础的药物分子，进行筛选后发现具有抗癌活性的合成药物。

 

Fuchs和同事继续优化合成分子药物的结构，确保合成药物与乳腺癌和前列腺癌中过度活跃的蛋白作用。阻断过度活跃蛋白的分子信号可促进癌细胞死亡，或是抑制癌细胞扩散。

 

Fuchs研究团队应用的设计技术主要是结构设计学，辅助电脑三维结构设计学，这是药物设计领域新兴的一门技术。科学家们可通过电脑系统轻易地改变药物的结构，并模拟药物与目标靶位的作用模式，不断改进设计的药物结构以确保药物的真实作用效果。这一技术大大节约了资源，也使得药物设计更为直观和精准。

 

俄亥俄州立大学药理学与药物化学专业助理教授李成龙（生物通译，Chenglong Li）说，我们设计的药物与目标蛋白作用的位置主要是蛋白表面的一些热点突变区（生物译，hot spots）。我们可以根据每一个突变点，设计一段小分子化学片段，确保化学片段与之结合。这就是电脑三位设计技术可以精确做到的一部分。李成龙教授擅长的领域是电脑计算化学。

 

在电脑检验中发现，有些合成分子具有抵抗人类癌细胞的强烈作用，但是同时对正常健康细胞具有强烈的毒性。迄今为止，科学家们关注的药物分子必须是对癌细胞的毒性作用是对正常细胞毒性作用的100倍，这些药物分子只杀死癌细胞而对健康细胞没有影响。

 

Fuchs说，有时候分子结构发生很细微的改变都可能导致细胞毒性明显增加。但是，以姜黄为基础设计的药物分子具有抗癌的潜能。

 

通过电脑设计的药物进行预测发现，大部分的人造分子可以癌症蛋白相互作用，可与50%的癌细胞蛋白作用。

 

俄亥俄州立大学儿科助理教授，调查员Jiayuh Lin说，如果人造的药物分子将来可治疗50%的癌症那将是这一药物的最大贡献。Lin在不同癌细胞系里检验人造分子药物的药效。他说，有些药物具有杀死胰腺癌细胞的能力，并能阻止癌细胞扩散。

 

计算机药物设计系统还能预测药物分子在机体代谢过程中的结构形态，比如说，药物分子在机体新陈代谢过程中是否能保持原有的结构，并保持稳定的结构进入血液循环和组织中。研究小组在进行动物实验前还将继续筛选。科学家们希望可研发抗癌化学新药。

 

李成龙

教育背景

1985年    北京大学化学系

1988年      北京大学物理化学系

2000年    康奈尔大学生理物理学系

     主要研究方向

 1) Structure-based/computer-aided drug design (SBDD/CADD)

·   Anti-cancer drug design targeting BCL-2/BCL-xL, DNA methyltransferase (DNMT), thymidine kinase (TK), STAT3 and tubulin.

·   Anti-diabetic (type 2) and anti-metabolic syndrome (MS) drug design targeting 11β-HSD type 1.

2) Molecular docking and free energy simulation

·   Molecular docking. Both sampling and scoring need to be improved.

·   Free energy simulation. Both better “end-point” evaluation and fast and efficient “phase-mapping” are to be explored.

3) X-ray macromolecular crystallography

·   The determination of 3D structures of biologically important proteins/DNAs/RNAs or their complexes (molecular machines).

·   The development of crystallographic computing methods for both phase solution (reciprocal space) and structure refinement (real space).

 

   （生物通 张欢）